Biologie Moléculaire et Cellulaire

TRANSPORT DES MACROMOLECULES

Il existe deux types de mouvements:

Tous ces mécanismes de transferts sont des transports actifs (donc dépense d'énergie).
L'endocytose présente différents types de mécanismes: (cf. doc. 1, poly. A)
→ macropinocytose: transfert des molécules lipidiques de grandes tailles.
→ endocytose à récepteurs: transport très spécifique (car présence de récepteurs).
→ endocytose « en vrac »: soit utilisation de vésicules non-recouvertes ou utilisation de cavéoles (absence de récepteurs spécifiques ici).
→ phagocytose: réservée à certains types cellulaires (comme macrophages, granulocytes, neutrophyles, cellules dendritiques).

1. Endocytose à récepteurs.

Mécanisme très spécifique de par la présence de récepteurs à haute affinité. De nombreuse molécules peuvent transiter par ce système. (cf. tableau poly. A)

Mécanisme général.

(cf. doc. 2 poly. A)

On observe une augmentation de la concentration en récepteurs spécifiques au nieau de la membrane, ceci étant influencé par la présence du ligand et possible grâce à la fluidité membranaire.
On note la formation d'un puit recouvert, c'est « l' invagination » avec un feutrage sousmembranaire. Ce feutrage est composé de 2 types de molécules: « l'adaptine » qui sert à maintenir en place les récepteurs lors de l'invagination, et la « clathrine » qui structure la future vésicule d'endocytose qui se forme.
Quand l'ensemble de la vésicule est formée, on obtient la vésicule d'endocytose à proprement parler. Elle peut pénétrer au niveau cellulaire grâce au cytosquelette.
Au fur et à mesure, la vésicule perd son feutrage, il y a alors recyclage de ses éléments au niveau de la membrane pour permettre un nouveau cycle.
La vésicule poursuit son chemin jusqu'à sa cible.

Structure de la clathrine.

Elle joue un rôle fondamental dans ce mécanisme puisqu'elle stabilise les vésicules (cf. doc. 3 poly. A). C'est une protéine quaternaire, constituée de 2 chaînes peptidiques: une légère et une lourde. Ces chaînes sont organisées en trimères, c'est le « Triskélion » (cf. doc. 4 poly.A). Les crochets des chaînes lourdes permettent d'accrocher l'adaptine. Les chaînes légères s'enroulent sur la chaîne lourde.
Elle maintient l'interaction entre le récepteur et l'adaptine.

Quelques mécanismes d'endocytose à récepteurs.

Exemples:

Transcytose des IgG:

(cf. Doc. 1 poly. B)

Passage au travers d'un endothélium. Les récepteurs sont spécifiques de la partie constante (Fc) des Ig, il peut donc y avoir fixation de différents Ig. Ici il y a recyclage du récpteur, le ligand est préservé (même mécanisme au niveau du placenta). Ici cette transcytose ne s'applique qu'aux IgG, on ne transfert que des anticorps spécifiques donc il s'agit d'une immunité très adaptée.

Endocytose à récepteurs des L.D.L. (low density lipoprotéin):

(cf. Doc. 2 poly. B)

Le CURL est une pompe ATPase à H+ qui va former l'endosome secondaire où les pompes à H+ vont diminier le pH ce qui permet de dissocier le ligand du récepteur. Le récpteur est donc recyclé au niveau de la membrane; le ligand fusionne avec le lysosome = formation de lysosome secondaire où le L.D.L. est dégradée. La cellule va utiliser les produit de la dégradation du L.D.L.

Endocytose à récepteurs pour le fer:

(cf. Doc. 3 poly. B)

Il n'y a pas de récepteurs aux ions Fe2+ ou Fe3+ car ces molécules sont trop petites, donc présence d'un transporteur. Il s'agit du même mécanisme où le pH va diminuer et entrainer la dissociation du récepteur et du ligand (dès que le pH=7,0 alors le ligand relargue le récepteur). Ici le transporteur et le récepteur sont recyclés.

Pénétration des virus enveloppés:

(cf. Doc 4 poly.B)

Les virus ici sont délimités par une membrane phospholipidique. De nombreux parasites utilisent cette voie pour coloniser des cellules cibles comme, par exemple le virus de la Grippe.

Conclusion:

Il ya donc 4 mécanismes d'endocytose à récepteurs si l'on étudie l'évolution de l'interaction Récepteur-Ligand (ou du devenir de la vésicule).

La rupture du couple R-L se fait, dans tous les cas par dimunition de pH.

2. Endocytose " en vrac".

Ces mécanismes impliquent des transferts peu spécifiques.

Macropinocytose.

Elle est observée dans le cas de transfert de goutelettes lipidiques de grande taille (1μm). Les goutelettes lipidiques se fixent à la surface de la cellule ce qui entraine la formation d'une vésicule qui enrobe la particule lipidique. Ici pas de partie protéique donc pas de récepteur.

Endocytose en vrac à cavéola.

Ici pas de récepteurs spécifiques. La cavéola se forme dans des endroits de la membrane celullaire riches en glucolipides (= cavéola) qui interagissent avec les molécules lipidiques pour les endocyter.
Zone riche en glycolipides = "RAFT" ou "RADEAU".

3. Phagocytose.

C'est une forme particulière d'endocytose. Elle ne s'observe que chez certains types cellulaire. C'est un mécanisme dit à "glissière", car la particule qui est phagocytée est obligatoirement recouverte (entièrement) de 2 types de molécules: soit Ac, soit C3b (protéine du complément qui s'absorbe sur toute molécule étrangère). Ceci entraine un signal ou déclenche une réaction hydrolyse du complément. (cf. poly C doc. 1)a) )

Endocytose normale:

4. Exocytose.

(cf. poly C doc. 2)

Il s'agit d'un mécanisme qui permet de relarguer des molécules dans le milieu extracellulaire. C'est un mécanisme actif qui nécessite l'utilisation d'énergie et notamment de Ca2+.
La zone d'exocytose est balisée , au niveau membranaire, par des protéines d'encrage qui appartiennent à la famille du cytosquelette (SNARE).

Dans ce mécanisme, le rôle important des protéines du cytosquelette est à retenir.